摘要：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)是現(xiàn)場測定土體工程性質(zhì)的重要原位試驗(yàn)，是現(xiàn)場快速判定土體密實(shí)度的重要依據(jù)，具有及時、可靠、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，在地質(zhì)勘察中被廣泛的應(yīng)用。本文通過介紹標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的基本原理和設(shè)備，比較了英國規(guī)范、美國ASTM規(guī)范和我國巖土工程勘察規(guī)范之間標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的差異，介紹了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)所適用的經(jīng)驗(yàn)公式，結(jié)合在美國ASTM規(guī)范指導(dǎo)下具體的工程實(shí)踐結(jié)果，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的結(jié)果分析了蘇丹國尼羅河Dagash流域內(nèi)的土體工程性質(zhì)，對比鉆探所得土樣和袖珍貫入測力計(jì)試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了標(biāo)貫結(jié)果的正確性。
　　關(guān)鍵詞：ASTM規(guī)范；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)；規(guī)范差異；土體密實(shí)度。
　　
　　0序言
　　標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)是利用一定的錘擊動能(錘重63.5kg，落距76cm)，將一定規(guī)格的對開管式的貫入器打入鉆孔孔底的土中，根據(jù)打入土中的貫入阻抗，判別土層的變化和土的工程性質(zhì)。貫入阻抗用貫入器貫入土30cm的錘擊數(shù)N表示。
　　標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的目的是用測得的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N判斷砂土的密實(shí)度或粘性土和粉土的稠度、估算土的強(qiáng)度與變形指標(biāo)，確定地基土的承載力，評定砂土、粉土的振動液化及估計(jì)單樁極限承載力及沉樁可能性；并可劃分土層類別，確定土層剖面和取擾動土試樣進(jìn)行一般物理性試驗(yàn)，和用于巖土工程地基加固處理設(shè)計(jì)及效果檢驗(yàn)[1]。
　　近年來，我國在國外的勘察工程日益增多，熟悉和掌握世界通用勘察規(guī)范中標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的操作方法和結(jié)果分析方法成為重要課題。本文就是根據(jù)實(shí)際的國外勘察工程，按照國際慣例和施工合同要求，采用美國ASTM規(guī)范進(jìn)行土體標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，來判斷土層密實(shí)度，劃分土層類別。
　　1標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)原理和設(shè)備
　　標(biāo)貫試驗(yàn)是將重錘打擊在一根細(xì)長桿件(探桿)上，錘擊會在探桿和土體中產(chǎn)生應(yīng)力波，標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊貫入過程可用一維波動方程來描述[2]。
　　標(biāo)貫試驗(yàn)使用的設(shè)備包括動力設(shè)備和貫入系統(tǒng)兩大部分。動力設(shè)備的作用是提供動力源，為便于野外施工，多采用柴油發(fā)動機(jī)；貫入部分是標(biāo)貫試驗(yàn)的核心，由穿心錘、探桿和探頭組成[6]。

　　圖1偏心輪縮徑式貫入系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)貫入器
　　1.3標(biāo)貫成果應(yīng)用
　　如土層不太硬，并能較容易地貫穿0.30m的試驗(yàn)段，則取貫入0.30m的錘擊數(shù)N。如土層很硬，不宜強(qiáng)行打入時，可用下式換算相應(yīng)于貫入0.30m的錘擊數(shù)N[6]。
　　(公式1)
　　式中：n—所選取的貫入深度的錘擊數(shù)；
　　ΔS—對應(yīng)錘擊數(shù)n的貫入深度(m)。
　　表1國內(nèi)和ASTM規(guī)范利用N值判斷砂土的緊密程度[3][6]
　

　　2各地標(biāo)貫試驗(yàn)規(guī)范對比
　　各地標(biāo)貫試驗(yàn)規(guī)范在錘重量、落距、預(yù)擊貫人深度以及試驗(yàn)貫人深度這四個參數(shù)上是完全一致的，這是該試驗(yàn)?zāi)軌蛟谑澜绺鞯赝ㄓ玫幕�礎(chǔ)。
　　通過搜集資料，現(xiàn)今國際上應(yīng)用的規(guī)范主要有美國ASTM規(guī)范，英國規(guī)范，歐洲規(guī)范，日本規(guī)范等。把這些規(guī)范和我國的巖土勘察規(guī)范中對標(biāo)貫試驗(yàn)的規(guī)定進(jìn)行比較，幾種規(guī)范之間明顯的存在一些差異[1][3][4]。
　　表2國內(nèi)外常用標(biāo)貫規(guī)范規(guī)程比較

　　 無法達(dá)到要求深度時的處理 擊數(shù)50貫入未達(dá)30cm 記錄50擊入土數(shù) 擊100而貫人未達(dá)30cm 記錄50擊入土數(shù) 記錄50擊入土數(shù)
　　以上比較了各個國家和地區(qū)之間標(biāo)貫設(shè)備和測量方法存在的差異，可以看出：各種規(guī)范之間的差異都很小，這些具體的規(guī)定都是和本地區(qū)的實(shí)際地質(zhì)情況是符合的，帶有濃厚的地區(qū)特性，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)條件選用不同的規(guī)范。同時，值得注意的是一個國家或地區(qū)范圍內(nèi)，所用的錘具、鉆桿、貫人器以及鉆孔設(shè)備也會有一定差異。例如在美國，就有穿心錘、針式錘、安全錘及自動錘等類型。另外，由于土層隨深度的變化，同一鉆孔直徑從淺部至深部可能有從大到小的變化。以上種種不同均可在一定程度上造成標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)果的差異。
　　3工程實(shí)踐
　　Dagash位于蘇丹國北部，尼羅河下游，此段河道較為平緩，尼羅河覆蓋層較厚。2008年2月到12月，華北有色工程勘察院蘇丹公司承擔(dān)了此處尼羅河攔河大壩的地質(zhì)勘查工作，利用各種先進(jìn)的勘查手段和試驗(yàn)方法，較為準(zhǔn)確的探明了此處的地層分布情況和巖土體性質(zhì)。標(biāo)貫技術(shù)作為現(xiàn)場測定土體密實(shí)度的重要試驗(yàn)，在此次勘查工作中得到了廣泛的應(yīng)用，其成果為現(xiàn)場快速準(zhǔn)確的判斷土體的密實(shí)度提供了可靠的依據(jù)。
　　3.1試驗(yàn)設(shè)備
　　381號孔位于Dagash大壩軸線附近，覆蓋層厚度超過10m。嚴(yán)格依照美國ASTM規(guī)范要求，盡可能的減少人為因素造成的試驗(yàn)結(jié)果偏差，標(biāo)貫設(shè)備采用如下的規(guī)格[6]：
　　表3標(biāo)貫設(shè)備規(guī)格

　　3.2試驗(yàn)步驟及成果分析
　　根據(jù)ASTM規(guī)范，使用自由落錘的方式，先進(jìn)行15cm的預(yù)打，達(dá)到深度后，每15cm記錄一次錘擊數(shù)。381號孔位間隔1.0m進(jìn)行一次標(biāo)貫試驗(yàn)，共進(jìn)行了11個試驗(yàn)，結(jié)果如下：
　　表4381號孔標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)果

　　把上表中的標(biāo)貫結(jié)果和深度對應(yīng)表現(xiàn)在圖上，可以得出：

　　圖2381號孔標(biāo)貫結(jié)果示意圖
　　從表4、圖2可以看出，前10次標(biāo)貫試驗(yàn)的N30值均較小，根據(jù)表1的判斷標(biāo)準(zhǔn)可以看出，0~10m的砂土密實(shí)度為極松到松，只有4~6m的位置是稍密。從圖3中381號孔的鉆探成果可以看出，上層0~4m為淤泥層，4~7m為粉砂層，7~10m為殘積土層，10~10.95m為全風(fēng)化片巖，10.95m以后為片巖。此孔距離尼羅河僅3m，地下水位1.2m，表層1m淤泥質(zhì)土不受地下水影響，標(biāo)貫結(jié)果比1~4m的地層高。地下水位以下的淤泥層、殘積土層、全風(fēng)化片巖層，由于水的作用，變的極為松軟，故1~4m、6~10m的錘擊數(shù)都小于5，地層很軟。而4~6m是粉砂層，不受地下水的影響，所以較密實(shí)。當(dāng)進(jìn)行第11次標(biāo)貫試驗(yàn)時，達(dá)到了巖石層，所以標(biāo)貫擊數(shù)超過50，而且出現(xiàn)了反彈現(xiàn)象，終止了試驗(yàn)，此標(biāo)貫結(jié)果和鉆探成果基本一致。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　圖3381號孔鉆探成果
　　3.3標(biāo)貫結(jié)果和現(xiàn)場密實(shí)度試驗(yàn)結(jié)果比較分析
　　標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)果是現(xiàn)場快速判定土體密實(shí)度、劃分土層的主要依據(jù)，這只是一個大概的估計(jì)值，只能定性的判斷土體的密實(shí)度，不能定量、精確的測量出土體的密實(shí)度值，只有通過現(xiàn)場簡易的土體密實(shí)度試驗(yàn)才能定量的判斷出土體的密實(shí)度。使用袖珍貫入測力計(jì)在標(biāo)貫樣中進(jìn)行土體密實(shí)度測力試驗(yàn)，就可以得出較為準(zhǔn)確的土體密實(shí)度。
　　在ASTM規(guī)范中，土體標(biāo)貫值、袖珍貫入測力計(jì)值和不排水剪切試驗(yàn)值的關(guān)系如下：
　　表5土體密實(shí)度現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果之間的關(guān)系

　　袖珍貫入測力計(jì)所得值為規(guī)定貫入深度時，換算標(biāo)準(zhǔn)為98.06kPa/cm，根據(jù)次換算標(biāo)準(zhǔn)可得381號孔土體的貫入力如下：
　　表6381號孔土體貫入力

　　從表6中可以看出，貫入力和標(biāo)貫結(jié)果基本上是保持一致的，這就說明了標(biāo)貫結(jié)果的正確性。同時也存在一些細(xì)小的差別，這是由于現(xiàn)場試驗(yàn)操作過程存在誤差，導(dǎo)致結(jié)果存在誤差。從表4、表6兩個試驗(yàn)的結(jié)果可以定性、定量的判斷土體的密實(shí)度，而且可以互相印證彼此的正確性，為現(xiàn)場編錄提供了可靠的參考數(shù)據(jù)。
　　4小結(jié)
　　標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)果是現(xiàn)場判定砂土密實(shí)度的重要依據(jù)，本文通過對比國際常用規(guī)范，總結(jié)了各國規(guī)范對標(biāo)貫試驗(yàn)規(guī)定的差異，并結(jié)合實(shí)際工程，應(yīng)用ASTM規(guī)范進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)，使用得出的結(jié)果對砂土密實(shí)度進(jìn)行評價，并且結(jié)合鉆探所得砂土的類型，驗(yàn)證了標(biāo)貫試驗(yàn)的正確性。為不同規(guī)范下進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)提供了一些參考。
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